WO2019158452A1 - Autonomes agrarsystem und verfahren zum betreiben des agrarsystems - Google Patents

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WO2019158452A1
WO2019158452A1 PCT/EP2019/053230 EP2019053230W WO2019158452A1 WO 2019158452 A1 WO2019158452 A1 WO 2019158452A1 EP 2019053230 W EP2019053230 W EP 2019053230W WO 2019158452 A1 WO2019158452 A1 WO 2019158452A1
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radio
machine
radio station
agricultural system
working
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PCT/EP2019/053230
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Roland Leidenfrost
Gabriel GAESSLER
David Michael BALL
Andreas Michaels
Tobias Mugele
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Robert Bosch Gmbh
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    • G05D1/0297—Fleet control by controlling means in a control room

Definitions

  • the invention relates to an agricultural system with at least one mobile partially or fully autonomously working machine, with a device for specifying a limit for a permissible working range of the machine, with a device for determining a relative and / or absolute position of the machine, and with one of the machine assigned and controllable emergency shutdown to disable the working machine in
  • the invention relates to a method for operating an agricultural system, which has at least one mobile partially or fully autonomously working machine, which is defined by specifying a limit an allowable work area for the machine, with a relative and / or absolute position of the machine monitored and depending on the position of the working machine, the working machine is deactivated.
  • the agricultural system according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that regardless of the actual location and control of the machine an emergency shutdown when leaving the permissible
  • Emergency shutdown system which is a radio station with an adjustable radio range, with the radio station centrally located in the work area
  • Radio module which communicates with the radio station, wherein the radio module is connected to the emergency shutdown and the emergency shutdown controls when the communication between the radio module and the
  • Radio station breaks off.
  • the communication link between the radio module and the radio station is thus present separately from other communication links of the agricultural system and serves only the purpose of deactivating the working machine if necessary. Due to the fact that the radio station has an adjustable radio range, the distance of the working machine to the
  • Radio station can be specified by the radio range.
  • the radio station radiates a circular communication signal, so that by the radio range, a radius or a diameter is adjustable, within which the work machine is movable, and outside of which the work machine is deactivated.
  • the radio station is designed to transmit different radio signals in different directions, which can be received by the radio module, so that in addition to the information about the distance to the radio station, the work machine also receives information about which segment of the work area it is in.
  • the emergency shutdown system is in particular designed so that the radio station can set or set different radio ranges depending on the work segment, for example in order to adapt the work area of the work machine to a complicated field boundary which is not circular.
  • the radio station of the work machine and the radio module is assigned to the work area.
  • the radio range is adjustable or set as a function of the distance of the boundary to the radio station. This ensures that the work machine can operate properly within the permissible range.
  • the radio station is designed to set the radio range automatically depending on the limit. This can be achieved, for example, by the radio station communicating with the device for specifying the limit or the permissible work area and, if appropriate, determining its position in the permissible work area, in particular by means of a satellite-supported navigation system or location system, in order then to determine the radio range.
  • the radio range is at least as large as the
  • the device has at least one satellite-supported navigation system
  • Mobile radio system a radio-based location system, an optical positioning system and / or a distance measuring system.
  • the device has a natural boundary, in particular river, ditch, hill, plant or the like.
  • the natural limit is by simple means, such as optical
  • Environment sensors such as camera systems, and / or by distance measuring systems that operate without contact, especially lidar systems, radar systems or the like, detectable.
  • the natural boundary must not be created naturally, but it can also be created by humans, for example by digging a ditch or the pile of a hill and the planting of trees or the like.
  • the device is a laid along the border / laid power line and / or at least one
  • Magnetic strip has, which is laid along the border / misplaced.
  • the machine is equipped with a corresponding sensor, which the of the power line and / or the
  • Magnetic field generated magnetic field detected and recognizes as the limit of the permissible working range. Should the working machine nevertheless move beyond the limit, the emergency shutdown of the working machine takes place at the latest with loss of the radio connection between the radio station and the radio module.
  • the device has two independently operating locating systems on the work machine, and that a control unit compares the positions determined by the locating systems for plausibility. This ensures that the working machine is in the position intended for it and / or on the work path provided for it. Is found in the comparison of certain positions that these are not or not sufficiently enough
  • both said positioning systems are designed as satellite-based navigation systems, wherein, for example, the two
  • the mobile radio system is adapted to mobile radio cells of different mobile operators
  • the position determination of the working machine is feasible detached from a satellite-based navigation system.
  • the accuracy of positioning is increased.
  • the position by means of the mobile radio system can also be effected by a simple triangulation with mobile radio cells of only one mobile radio operator.
  • the inventive method with the features of claim 10 is characterized in that centrally placed in the work area a radio station and a radio range of the radio station is set, and that the work machine is communicated by means of a radio module with the radio station and deactivated when the communication between the Radio module and the radio station stops.
  • FIG. 1 shows a perspective plan view of an agricultural system 1 which has a partially or fully autonomously operated mobile working machine 2.
  • the work machine 2 is located on a field 3 and is adapted to work the field 3, for example by planting seeds, harvesting fruits, removing weeds and / or other activities.
  • the working machine 2 has a corresponding working device which carries it with it.
  • the working machine 2 is designed to be acceleratable, brakable and steerable, with all movements of the working machine 2 preferably being autonomous, in particular depending on the predetermined activity and a predetermined boundary 4 bordering the field 3.
  • the field boundary 4 is annular, not necessarily annular, as in FIG Figure 1 shown, and limits an allowable working area 5, within which the
  • Work machine 2 is to carry out its activity.
  • the boundary 4 is predetermined by at least one device which
  • border 4 may be a virtual border created by satellite
  • the border 4 may be defined by a power line 7 embedded in the ground, which, when energized, generates a magnetic field detectable by a sensor 8 of the work machine 2.
  • the device may be a magnetic stripe or a natural border, such as a trench 9 located at the edge of the field 3
  • the senor 8 is then designed to recognize the trench 9, in particular visually and / or by means of contactless distance sensors, and to understand it as the boundary 4 of the working area 5.
  • the navigation system 6 also serves as means for detecting the position of the work machine 2 on the field 3 or in the
  • the working machine 2 is controlled such that it does not leave the intended working area 5.
  • an emergency shutdown system 10 is available.
  • the emergency shutdown system 10 has a radio station 11, which centrally
  • the emergency shutdown system 10 has a radio module 12, which is arranged on the work machine 2 and is carried along with it. As long as there is radio contact between the radio module 12 and the radio station 11 or radio communication takes place, the operation of the work machine 2 is permitted. Cancels the communication, the operation is interrupted by an emergency shutdown 23 of the working machine 2 is controlled and thus the
  • the radio range of the radio station 11 is adjustable and is preferably set depending on the size of the working field 5 and the course of the boundary 4 such that the
  • Navigation system 6 is canceled and a position determination of the work machine 2 is not sure or wrong, the work machine 2 is deactivated as soon as it is outside the work area 5 or sufficiently far outside the work area 5.
  • the operational safety of the agricultural system 1 is increased and, on the other hand, theft protection is also required.
  • Work area 5 is arranged on the field 3, and the radio module 12 on the drive machine 2, this arrangement can of course be reversed.
  • the radio station 11 is adapted to automatically in
  • the radio station 11 is incorporated, for example, in the operating system of the agricultural system 1, through which the Drive machine 2 is driven, and which the limit 4 is known.
  • the radio station 11 is also equipped with a navigation module or locating module, which cooperates with the satellite system 6 to determine the position of the radio station 11 in the work area 5 and the field 3 and on the basis of the distance to the boundary 4 and thus the allowed radio range set.
  • the agricultural system 1 advantageously has a location system 13 which allows location of the work machine 2 by means of mobile radio.
  • the work machine 2 preferably has a mobile radio receiver 14, which is designed to be particularly different with mobile radio cells 15
  • Mobile operators cooperate to determine the position of the work machine 2 by triangulation.
  • a plurality of radio transmitters 16, which locate the work machine 2 in the work area 5 by triangulation, are distributed at the boundary 4. Conveniently, at least three of the radio transmitter 16 are present.
  • the working machine 2 has a corresponding receiving module in order to determine the signals of the radio transmitter and to determine its position on the field 3 by triangulation.
  • the radio transmitters 16 may be
  • Boundary range which is characterized for example by a slope (positive or negative).
  • buildings or other salient landscape features, such as electricity pylons 17 can serve for optical orientation and position determination of the drive machine 2.
  • permanently installed optical systems for example camera units 18, can be assigned to the working area 5 in order to determine the position of the working machine 2 located therein by optical observation of the working area 5.
  • the various positioning options ensure safe operation of the working machine 2 within the working area 5. In addition, in principle, it is also prevented that the working machine 2 leaves the working area 5 undesirably. If due to an error in the position determination nevertheless leave the work machine 2 the work area 5, the emergency shutdown system 1 leads to a deactivation of
  • the drive of the drive machine 2 is deactivated, so that a further movement of the work machine 2 is prevented.
  • the working devices of the working machine 2 are deactivated and preferably the last known position transmitted to a user of the agricultural system 1, so that he can easily find the working machine 2, even if it has left the work area 5.
  • FIG. 2 summarizes the advantageous method for operating the agricultural system 1 in a flow chart:
  • a first step S1 the agricultural system 1 is put into operation.
  • a step S2 the work area 5 within which the
  • the radio range of the radio station 11 is set in dependence on the set limit 4, so that the
  • Step S4 the operating mode is recorded and in a step S5 continuously detects the position of the work machine 2, wherein in particular the detection of the radio signal of the radio station 11 is checked. As long as the radio signal 11 is detected (j), the method is continued in step S4 until the processing of the work area 5 or the field 3 within the work area 5 is completed.
  • FIG 3 shows an advantageous embodiment of the sensor 8 of the prime mover 2 in a simplified representation.
  • the sensor 8 more
  • Each sensor unit has one
  • Sensor element 20 such as an antenna
  • a receiving module 21 for evaluating the signals received by the antenna
  • Arithmetic unit 22 in particular microprocessor or mobile computer, which evaluates the signals to determine the position of the engine 2.
  • a sensor unit 19 receives, for example, the signals of a first
  • the second sensor unit 19 receives second signals of the satellite-based navigation system 6, but with the difference that
  • one sensor unit 19 receives satellite signals via the navigation system 6 and the other sensor unit 19 receives GNSS signals from GLONASS, that is, another satellite-based one
  • the signals received by the receiving modules 21 are not only made available to the respectively associated computing unit 22, but also to at least one further computing unit of the sensor system 8, so that they are on Based on this data also determines the position of the prime mover 2. By comparing the positions thus determined, the position determination can be made plausible and the operational safety of the agricultural system 1 can be increased.
  • the advantageous agricultural system for example, for field robot as

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein autonomes Agrarsystem (1), mit zumindest einer mobilen teil- oder vollautonom arbeitenden Antriebsmaschine (2), mit einer Vorrichtung zum Vorgeben einer Grenze (4) für einen zulässigen Arbeitsbereich (5) der Antriebsmaschine (2), mit einer Einrichtung zum Ermitteln einer relativen oder absoluten Position der Antriebsmaschine (2), und mit einer der Antriebsmaschine (2) zugeordneten und ansteuerbaren Notabschaltung (23) zum Deaktivieren der Arbeitsmaschine (2) in Abhängigkeit von ihrer Position, gekennzeichnet durch ein Notabschaltsystem (10), das eine Funkstation (11) mit einstellbarer Funkreichweite, wobei die Funkstation (11) zentral in dem Arbeitsbereich (5) platzierbar/platziert ist, und ein an der Arbeitsmaschine (2) angeordnetes Funkmodul (12), das mit der Funkstation (11) kommuniziert, aufweist, wobei das Funkmodul (12) mit der Notabschaltung (23) verbunden ist und die Notabschaltung (23) ansteuert, wenn die Kommunikation zwischen dem Funkmodul (12) und der Funkstation (11) abbricht.

Description

Beschreibung
Titel
AUTONOMES AGRARSYSTEM UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN DES AGRARSYSTEMS
Die Erfindung betrifft ein Agrarsystem mit zumindest einer mobilen teil- oder vollautonom arbeitenden Arbeitsmaschine, mit einer Vorrichtung zum Vorgeben einer Grenze für einen zulässigen Arbeitsbereich der Arbeitsmaschine, mit einer Einrichtung zum Ermitteln einer relativen und/oder absoluten Position der Arbeitsmaschine, und mit einer der Arbeitsmaschine zugeordneten und ansteuerbaren Notabschaltung zum Deaktivieren der Arbeitsmaschine in
Abhängigkeit von ihrer Position.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Agrarsystems, das zumindest eine mobile teil- oder vollautonom arbeitende Arbeitsmaschine aufweist, wobei durch das Vorgeben einer Grenze ein zulässiger Arbeitsbereich für die Arbeitsmaschine definiert wird, wobei eine relative und/oder absolute Position der Arbeitsmaschine überwacht und in Abhängigkeit von der Position der Arbeitsmaschine die Arbeitsmaschine deaktiviert wird.
Stand der Technik
Agrarsysteme und Verfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Autonom arbeitende mobile Arbeitsmaschinen in der Agrarwirtschaft erfordern eine Lösung zur Einhaltung der vorgegebenen
Feldgrenzen, innerhalb welcher die Arbeitsmaschinen die für sie vorgesehene Tätigkeit ausüben. Diese Feldgrenzen werden heutzutage insbesondere durch satellitengestützte Navigationssysteme überwacht und durch eine entsprechende Ansteuerung der Arbeitsmaschinen eingehalten. So offenbart beispielsweise die Offenlegungsschrift WO 2016/087535 Al ein Agrarsystem, bei welchem die Position einer Arbeitsmaschine durch ein satellitengestütztes Navigationssystem überwacht wird. Falls die
Arbeitsmaschine den zulässigen Arbeitsbereich verlässt oder eine
Kommunikation mit der Arbeitsmaschine nicht mehr möglich ist, wird eine Notabschaltung getätigt und die Arbeitsmaschine deaktiviert.
Aus der Offenlegungsschrift US 8,635,011 B2 ist ein weiteres autonomes Arbeitssystem bekannt, bei welchem ein Alarmsignal ausgesendet wird, falls eine Arbeitsmaschine den vorgesehenen Arbeitsbereich verlässt.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Agrarsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass unabhängig von der eigentlichen Ortung und Ansteuerung der Arbeitsmaschine ein Notabschalten bei Verlassen des zulässigen
Arbeitsbereichs erfolgt. Hierzu ist erfindungsgemäß ein zusätzliches
Notabschaltsystem vorhanden, das eine Funkstation mit einer einstellbaren Funkreichweite, wobei die Funkstation zentral in dem Arbeitsbereich
platzierbar/platziert ist, und ein an der Arbeitsmaschine angeordnetes
Funkmodul, welches mit der Funkstation kommuniziert, aufweist, wobei das Funkmodul mit der Notabschaltung verbunden ist und die Notabschaltung ansteuert, wenn die Kommunikation zwischen dem Funkmodul und der
Funkstation abbricht. Die Kommunikationsverbindung zwischen dem Funkmodul und der Funkstation ist somit separat von anderen Kommunikationsverbindungen des Agrarsystems vorhanden und dient allein dem Zweck, bei Bedarf die Arbeitsmaschine zu deaktivieren. Dadurch, dass die Funkstation eine einstellbare Funkreichweite aufweist, ist die Entfernung der Arbeitsmaschine zu der
Funkstation durch die Funkreichweite vorgebbar. Im einfachsten Fall strahlt die Funkstation kreisförmig ein Kommunikationssignal aus, sodass durch die Funkreichweite ein Radius beziehungsweise ein Durchmesser einstellbar ist, innerhalb dessen die Arbeitsmaschine bewegbar ist, und außerhalb dessen die Arbeitsmaschine deaktiviert wird. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Funkstation dazu ausgebildet, in unterschiedliche Richtungen unterschiedliche Funksignale auszusenden, die von dem Funkmodul empfangen werden können, sodass die Arbeitsmaschine zusätzlich zu der Information der Entfernung zur Funkstation auch eine Information darüber erhält, in welchem Segment des Arbeitsbereichs sie sich befindet. In diesem Fall ist das Notabschaltsystem insbesondere dazu ausgebildet, dass die Funkstation je nach Arbeitssegment unterschiedliche Funkeichweiten einstellen kann oder einstellt, um beispielsweise den Arbeitsbereich der Arbeitsmaschine an eine komplizierte Feldgrenze, die nicht kreisförmig ist, anzupassen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Funkstation der Arbeitsmaschine und das Funkmodul dem Arbeitsbereich zugeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Funkreichweite in Abhängigkeit des Abstands der Grenze zu der Funkstation einstellbar oder eingestellt. Hierdurch sichergestellt, dass die Arbeitsmaschine innerhalb des zulässigen Bereichs einwandfrei arbeiten kann.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Funkstation dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der Grenze die Funkreichweite automatisch einzustellen. Dies ist beispielsweise dadurch erreichbar, dass die Funkstation mit der Vorrichtung zum Vorgeben der Grenze beziehungsweise des zulässigen Arbeitsbereichs kommuniziert und gegebenenfalls ihre Position in dem zulässigen Arbeitsbereich insbesondere mithilfe eines satellitengestützten Navigationssystems oder Ortungssystems feststellt, um dann die Funkreichweite festzulegen.
Zweckmäßigerweise ist die Funkreichweite mindestens so groß wie die
Entfernung der Funkstation zur Grenze, vorzugsweise etwas größer, um eine unerwünschte Deaktivierung der Arbeitsmaschine zu vermeiden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einrichtung zumindest ein satellitengestütztes Navigationssystem, ein
Mobilfunksystem, ein funkbasiertes Ortungssystem, ein optisches Ortungssystem und/oder ein Abstandsmesssystem aufweist. Durch die zuvor genannten
Systeme ist eine einfache Ortung beziehungsweise Feststellen der Position der Arbeitsmaschine, insbesondere innerhalb des Arbeitsbereichs, durchführbar. Durch eine Kombination der genannten Systeme ist darüber hinaus erreichbar, dass die von einem System festgestellte Position durch ein anderes System plausibilisierbar ist. Hierdurch ist eine besonders genau und verlässliche Positionsbestimmung der Arbeitsmaschine und damit eine besonders präzise Ansteuerung der Arbeitsmaschine gewährleistet.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Vorrichtung eine natürliche Grenze, insbesondere Fluss, Graben, Hügel, Gewächs oder dergleichen aufweist. Die natürliche Grenze ist durch einfache Mittel, wie beispielsweise optische
Umfeldsensorik, wie Kamerasysteme, und/oder durch Abstandsmesssysteme, die berührungsfrei arbeiten, insbesondere Lidar-Systeme, Radar-Systeme oder dergleichen, erfassbar. Die natürliche Grenze muss dabei nicht natürlich geschaffen sein, vielmehr kann sie auch vom Menschen geschaffen sein, beispielsweise durch das Graben eines Grabens oder das Aufschütten eines Hügels sowie das Pflanzen von Bäumen oder dergleichen.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Vorrichtung eine entlang der Grenze verlegbare/verlegte Stromleitung und/oder zumindest einen
Magnetfeldstreifen aufweist, der entlang der Grenze verlegbar/verlegt ist.
Hierdurch ist eine elektrische beziehungsweise elektromagnetische Vorgabe der Grenze und des Arbeitsbereichs in einfacher und kostengünstiger Art und Weise möglich. Zweckmäßigerweise ist die Arbeitsmaschine mit einer entsprechenden Sensorik ausgestattet, welche das von der Stromleitung und/oder dem
Magnetfeldstreifen erzeugte Magnetfeld erfasst und als Grenze des zulässigen Arbeitsbereichs erkennt. Sollte sich die Arbeitsmaschine dennoch über die Grenze hinaus bewegen, erfolgt spätestens mit Verlust der Funkverbindung zwischen Funkstation und Funkmodul die Notabschaltung der Arbeitsmaschine.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Einrichtung zwei unabhängig voneinander arbeitende Ortungssysteme an der Arbeitsmaschine aufweist, und dass ein Steuergerät die von den Ortungssystemen bestimmten Positionen zur Plausibilisierung miteinander vergleicht. Hierdurch ist sichergestellt, dass sich die Arbeitsmaschine auf der für sie vorgesehenen Position und/oder auf dem für sie vorgesehenen Arbeitspfad befindet. Wird bei dem Vergleich der bestimmten Positionen festgestellt, dass diese nicht oder nicht ausreichend genug
übereinstimmen, erfolgt bevorzugt eine Deaktivierung der Arbeitsmaschine. Dies erfolgt unabhängig von dem vorhandenen Notschaltsystem. Vorzugsweise sind beide genannten Ortungssysteme als satellitengestützte Navigationssysteme ausgebildet, wobei beispielsweise die beiden
Navigationssysteme mit unterschiedlichen Satelliten Zusammenarbeiten, um die Funktion der Arbeitsmaschine festzustellen.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Mobilfunksystem dazu ausgebildet ist, mit Mobilfunkzellen unterschiedlicher Mobilfunkbetreiber
zusammenzuarbeiten, um die Position der Arbeitsmaschine zu ermitteln.
Dadurch ist losgelöst von einem satellitengestützten Navigationssystem die Positionsbestimmung der Arbeitsmaschine durchführbar. Durch das
Berücksichtigen von Mobilfunkzellen unterschiedlicher Mobilfunkbetreiber wird die Genauigkeit der Positionsbestimmung erhöht. Alternativ kann die Position mithilfe des Mobilfunksystems auch durch eine einfache Triangulation mit Mobilfunkzellen nur eines Mobilfunkbetreibers erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 zeichnet sich dadurch aus, dass zentral in dem Arbeitsbereich eine Funkstation platziert und eine Funkreichweite der Funkstation eingestellt wird, und dass die Arbeitsmaschine mittels eines Funkmoduls mit der Funkstation kommuniziert und deaktiviert wird, wenn die Kommunikation zwischen dem Funkmodul und der Funkstation abbricht. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.
Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
Figur 1 ein vorteilhaftes Agrarsystem in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung,
Figur 2 ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben des Agrarsystems und Figur 3 eine Variante des Agrarsystems in einer vereinfachten Darstellung. Figur 1 zeigt in einer perspektivischen Draufsicht ein Agrarsystem 1, das eine teil- oder vollautonom betriebene mobile Arbeitsmaschine 2 aufweist. Die Arbeitsmaschine 2 befindet sich auf einem Feld 3 und ist dazu ausgebildet, das Feld 3 zu bearbeiten, beispielsweise durch das Pflanzen von Samen, dem Ernten von Früchten, Unkrautentfernung und/oder andere Tätigkeiten. Hierzu weist die Arbeitsmaschine 2 eine entsprechende Arbeitseinrichtung auf, die sie mit sich führt. Die Arbeitsmaschine 2 ist beschleunigbar, bremsbar und lenkbar ausgebildet, wobei sämtliche Bewegungen der Arbeitsmaschine 2 bevorzugt autonom erfolgen, insbesondere in Abhängigkeit von der vorgegebenen Tätigkeit und einer vorgegebenen das Feld 3 umrandenden Grenze 4. Die Feldgrenze 4 ist ringförmig, nicht notwendigerweise kreisringförmig, wie in Figur 1 gezeigt, und begrenzt einen zulässigen Arbeitsbereich 5, innerhalb dessen die
Arbeitsmaschine 2 ihre Tätigkeit ausführen soll.
Die Grenze 4 wird durch zumindest eine Vorrichtung vorgegeben, die
unterschiedlich ausgeführt sein kann. Zum einen kann es sich bei der Grenze 4 um eine virtuelle Grenze handeln, die durch ein satellitengestütztes
Navigationssystem 6 vorgegeben und überwacht wird. Zum anderen kann die Grenze 4 durch eine in den Boden eingelassenen Stromleitung 7 festgelegt sein, die, wenn sie mit einem Strom beaufschlagt wird, ein magnetisches Feld erzeugt, das von einer Sensorik 8 der Arbeitsmaschine 2 erfassbar ist. Auch kann es sich bei der Vorrichtung um einen Magnetstreifen oder um eine natürliche Grenze handeln, wie beispielsweise ein Graben 9, der am Rand des Feldes 3
ausgehoben wurde oder natürlicherweise dort bereits besteht. Die Sensorik 8 ist in diesem Fall dann dazu ausgebildet, insbesondere optisch und/oder mittels berührungsfrei arbeitender Abstandssensoren den Graben 9 zu erkennen und als Grenze 4 des Arbeitsbereichs 5 zu verstehen.
Das Navigationssystem 6 dient außerdem als Einrichtung zur Erfassung der Position der Arbeitsmaschine 2 auf dem Feld 3 beziehungsweise in dem
Arbeitsbereich 5. Mithilfe der aktuellen Position und in Kenntnis der
vorgegebenen Grenze 4 ist die Arbeitsmaschine 2 derart ansteuerbar, dass sie den vorgesehenen Arbeitsbereich 5 nicht verlässt. Um zu vermeiden, dass bei einem Fehlerfall die Arbeitsmaschine 2 über die Grenze 4 hinausfährt und den Arbeitsbereich 5 dennoch verlässt, ist vorteilhafterweise ein Notabschaltsystem 10 vorhanden.
Das Notabschaltsystem 10 weist eine Funkstation 11 auf, die zentral
beziehungsweise mittig im Arbeitsbereich 5 angeordnet ist. Weiterhin weist das Notabschaltsystem 10 ein Funkmodul 12 auf, das an der Arbeitsmaschine 2 angeordnet ist und mit dieser mitgeführt wird. Solange zwischen dem Funkmodul 12 und der Funkstation 11 ein Funkkontakt besteht oder eine Funk- Kommunikation stattfindet, ist der Betrieb der Arbeitsmaschine 2 zugelassen. Bricht die Kommunikation ab, so wird der Betrieb unterbrochen indem eine Notabschaltung 23 der Arbeitsmaschine 2 angesteuert und damit die
Arbeitsmaschine 2 deaktiviert wird. Die Funkreichweite der Funkstation 11 ist einstellbar und wird bevorzugt in Abhängigkeit von der Größe des Arbeitsfeldes 5 beziehungsweise dem Verlauf der Grenze 4 derart vorgegeben, dass die
Kommunikation zwischen der Arbeitsmaschine 2 und der Funkstation 11 innerhalb des Bereichs 5 gewährleistet ist.
Hierdurch ergibt sich, dass dann, wenn die Arbeitsmaschine 2 das Arbeitsfeld 5 verlassen sollte, beispielsweise über die Kommunikation zu dem
Navigationssystem 6 abgebrochen ist und eine Positionsbestimmung der Arbeitsmaschine 2 nicht sicher oder falsch erfolgt, die Arbeitsmaschine 2 deaktiviert wird, sobald sie sich außerhalb des Arbeitsbereichs 5 oder ausreichend weit außerhalb des Arbeitsbereichs 5 befindet. Hierdurch ist einerseits die Betriebssicherheit des Agrarsystems 1 erhöht und andererseits auch eine Diebstahlsicherheit geboten.
Während im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Funkstation 11 in dem
Arbeitsbereich 5 auf dem Feld 3 angeordnet ist, und das Funkmodul 12 an der Antriebsmaschine 2, kann diese Anordnung selbstverständlich auch umgekehrt werden.
Vorzugsweise ist die Funkstation 11 dazu ausgebildet, automatisch in
Abhängigkeit von der Größe des Arbeitsbereichs 5 die zulässige Funkreichweite automatisch einzustellen. Dazu ist die Funkstation 11 beispielsweise in das Betriebssystem des Agrarsystems 1 eingebunden, durch welches die Antriebsmaschine 2 angesteuert wird, und welchem die Grenze 4 bekannt ist. Optional ist die Funkstation 11 außerdem mit einem Navigationsmodul oder Ortungsmodul ausgestattet, das mit dem Satellitensystem 6 zusammenwirkt, um die Position der Funkstation 11 in dem Arbeitsbereich 5 beziehungsweise dem Feld 3 zu ermitteln und davon ausgehend, den Abstand zur Grenze 4 und damit die erlaubte Funkreichweite festzulegen.
Zusätzlich oder alternativ zu dem Navigationssystem 6 zur Bestimmung der Position der Arbeitsmaschine 2 und gegebenenfalls auch der Funkstation 11 weist das Agrarsystem 1 vorteilhafterweise ein Ortungssystem 13 auf, das eine Ortung der Arbeitsmaschine 2 mithilfe von Mobilfunk erlaubt. Dazu weist die Arbeitsmaschine 2 bevorzugt ein Mobilfunkempfänger 14 auf, der dazu ausgebildet ist, mit Mobilfunkzellen 15 insbesondere unterschiedliche
Mobilfunkanbieter zusammenzuwirken, um per Triangulation die Position der Arbeitsmaschine 2 zu bestimmen.
Zusätzlich oder alternativ werden an der Grenze 4 verteilt mehrere Funksender 16, die per Triangulation die Arbeitsmaschine 2 in dem Arbeitsbereich 5 verorten. Zweckmäßigerweise sind mindestens drei der Funksender 16 vorhanden. Die Arbeitsmaschine 2 weist ein entsprechendes Empfangsmodul auf, um die Signale der Funksender zu ermitteln und daraus per Triangulation seine Position auf dem Feld 3 zu bestimmen. Bei den Funksendern 16 kann es sich
beispielsweise um Mobilfunksender oder WLAN-Sender oder dergleichen handeln.
Anstelle eines Grabens 9 können auch andere Landschaftsmerkmale, wie beispielsweise Farbmarkierungen, Gebäude, Hügel oder dergleichen als optische Merkmale zur Bestimmung der Grenze 4 genutzt werden beziehungsweise dienen. Auch ist es denkbar, durch Auswertung der erforderlichen Antriebs- Schlupfleistung der Antriebsmaschine 2 zu ermitteln, ob sie sich in einem
Grenzbereich befindet, der beispielsweise durch eine Steigung (positiv oder negativ) gekennzeichnet ist. Auch Gebäude oder andere herausstechende Landschaftsmerkmale, wie beispielsweise Strommasten 17 können zur optischen Orientierung und Positionsbestimmung der Antriebsmaschine 2 dienen. Zusätzlich oder alternativ können auch fest installierte optische Systeme, beispielsweise Kameraeinheiten 18 dem Arbeitsbereich 5 zugeordnet sein, um durch optische Beobachtung des Arbeitsbereich 5 die Position der darin befindlichen Arbeitsmaschine 2 zu ermitteln.
Durch die verschiedenen Positionsbestimmungsmöglichkeiten ist ein sicherer Betrieb der Arbeitsmaschine 2 innerhalb des Arbeitsbereichs 5 gewährleistet. Darüber hinaus ist grundsätzlich auch verhindert, dass die Arbeitsmaschine 2 den Arbeitsbereich 5 unerwünscht verlässt. Sollte aufgrund eines Fehlers bei der Positionsbestimmung dennoch die Arbeitsmaschine 2 den Arbeitsbereich 5 verlassen, so führt das Notabschaltsystem 1 zu einer Deaktivierung der
Arbeitsmaschine 2, sobald diese sich außerhalb der Reichweite der Funksignale des Notabschaltungssystems 1 befindet.
Durch die Notabschaltung wird zumindest der Antrieb der Antriebsmaschine 2 deaktiviert, sodass eine Weiterbewegung der Arbeitsmaschine 2 verhindert ist. Optional werden auch die Arbeitseinrichtungen der Arbeitsmaschine 2 deaktiviert und bevorzugt die letzte bekannte Position an einen Nutzer des Agrarsystems 1 übermittelt, sodass er die Arbeitsmaschine 2 einfach auffinden kann, auch wenn diese den Arbeitsbereich 5 verlassen hat.
Figur 2 fasst das vorteilhafte Verfahren zum Betreiben des Agrarsystems 1 in einem Flussdiagramm zusammen:
In einem ersten Schritt S1 wird das Agrarsystem 1 in Betrieb genommen. In einem Schritt S2 wird der Arbeitsbereich 5, innerhalb dessen die
Arbeitsmaschine 2 ihre Arbeit verrichten soll, definiert. Dabei wird der
Arbeitsbereich 5 insbesondere durch die zuvor genannten
Positionsbestimmungssysteme und/oder Einrichtungen überwacht und festgelegt.
Im darauffolgenden Schritt S3 wird die Funkreichweite der Funkstation 11 in Abhängigkeit von der festgelegten Grenze 4 eingestellt, so dass die
Arbeitsmaschine 2 innerhalb des Arbeitsbereichs 5 ihre Arbeit sicher verrichtet, jedoch bei Verlassen des Arbeitsbereichs 5 notabgeschaltet wird. In einem darauffolgenden Schritt S4 wird der Arbeitsbetrieb aufgenommen und in einem Schritt S5 laufend die Position der Arbeitsmaschine 2 erfasst, wobei dabei insbesondere das Erfassen des Funksignals der Funkstation 11 geprüft wird. Solang das Funksignal 11 erfasst wird (j), wird das Verfahren in Schritt S4 weitergeführt, bis die Bearbeitung des Arbeitsbereichs 5 beziehungsweise des Feldes 3 innerhalb des Arbeitsbereichs 5 abgeschlossen ist.
Wird jedoch der Funkkontakt unterbrochen, weil sich die Arbeitsmaschine 2 außerhalb der eingestellten Funkreichweite bewegt (n), so wird in einem darauffolgenden Schritt S6 die Arbeitsmaschine, zumindest deren
Antriebseinrichtung, deaktiviert.
Figur 3 zeigt eine vorteilhafte Ausbildung der Sensorik 8 der Antriebsmaschine 2 in einer vereinfachten Darstellung. Dazu weist die Sensorik 8 mehrere
Sensoreinheiten 19 auf, die jeweils für sich dazu ausgebildet sind, die Position der Antriebsmaschine 2 zu erfassen. Jede Sensoreinheit weist dazu ein
Sensorelement 20, wie beispielsweise eine Antenne, auf, ein Empfangsmodul 21 zum Auswerten der von der Antenne empfangenen Signale sowie eine
Recheneinheit 22, insbesondere Mikroprozessor oder mobiler Rechner, der die Signale auswertet, um die Position der Antriebsmaschine 2 zu bestimmen. Eine Sensoreinheit 19 empfängt dazu beispielsweise die Signale eines ersten
Ortungssystems, wie beispielsweise des satellitengestützten Navigationssystems 6, während die zweite Sensoreinheit 19 zweite Signale des satellitengestützten Navigationssystems 6 empfängt, jedoch mit dem Unterschied, dass
unterschiedliche Satellitensignale ausgewertet werden. Dabei reicht es bereits aus, wenn die empfangenen Daten der einen Sensoreinheit 19 sich um
Satellitensignal unterscheiden. Insbesondere empfängt eine Sensoreinheit 19 Satellitensignale über das Navigationssystem 6 und die andere Sensoreinheit 19 GNSS-Signale von GLONASS, also einem anderen satellitengestützten
Navigationssystem.
Die von den Empfangsmodulen 21 empfangenen Signale werden jedoch nicht nur der jeweils zugehörigen Recheneinheit 22 zur Verfügung gestellt, sondern auch zumindest einer weiteren Recheneinheit der Sensorik 8, so dass diese auf Basis dieser Daten ebenfalls die Position der Antriebsmaschine 2 bestimmt. Durch einen Vergleich der so ermittelten Positionen ist die Positionsbestimmung plausibilisierbar und die Betriebssicherheit des Agrarsystems 1 erhöhbar.
Weichen die ermittelten Positionen beispielsweise zu weit voneinander ab, insbesondere über einen vorgebbaren Grenzwert hinaus, so wird die
Antriebsmaschine 2 vorzugsweise zur Sicherheit deaktiviert.
Das vorteilhafte Agrarsystem 1 kann beispielsweise für Feldroboter als
Antriebsmaschinen bei der Bodenbearbeitung, zum Pflanzenschutz, insbesondere Gemüse-, Garten- und Ackerbau, verwendet beziehungsweise eingesetzt werden.

Claims

Ansprüche
1. Autonomes Agrarsystem (1), mit zumindest einer mobilen teil- oder
vollautonom arbeitenden Antriebsmaschine (2), mit einer Vorrichtung zum Vorgeben einer Grenze (4) für einen zulässigen Arbeitsbereich (5) der Antriebsmaschine (2), mit einer Einrichtung zum Ermitteln einer relativen oder absoluten Position der Antriebsmaschine (2), und mit einer der
Antriebsmaschine (2) zugeordneten und ansteuerbaren Notabschaltung (23) zum Deaktivieren der Arbeitsmaschine (2) in Abhängigkeit von ihrer Position, gekennzeichnet durch ein Notabschaltsystem (10), das eine Funkstation (11) mit einstellbarer Funkreichweite, wobei die Funkstation (11) zentral in dem Arbeitsbereich (5) platzierbar/platziert ist, und ein an der
Arbeitsmaschine (2) angeordnetes Funkmodul (12), das mit der Funkstation (11) kommuniziert, aufweist, wobei das Funkmodul (12) mit der
Notabschaltung (23) verbunden ist und die Notabschaltung (23) ansteuert, wenn die Kommunikation zwischen dem Funkmodul (12) und der Funkstation (11) abbricht.
2. Agrarsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Funkreichweite in Abhängigkeit des Abstands der Grenze (4) zu der
Funkstation (11) einstellbar oder eingestellt ist.
3. Agrarsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Funkstation (11) dazu ausgebildet ist, in
Abhängigkeit von der Grenze (4) die Funkreichweite automatisch
einzustellen.
4. Agrarsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Einrichtung zumindest einen satellitengestütztes Navigationssystem (6), ein Mobilfunksystem (13), ein funkbasiertes
Ortungssystem, ein optisches Ortungssystem und/oder ein
Abstandsmesssystem aufweist.
5. Agrarsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine natürliche Grenze, insbesondere Fluss, Graben (9), Hügel oder dergleichen aufweist.
6. Agrarsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine entlang der Grenze (4) verlegbare/verlegte Stromleitung (7) und/oder Magnetfeldstreifen aufweist.
7. Agrarsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Einrichtung zwei unabhängig voneinander arbeitende Ortungssysteme an der Antriebsmaschine (2) aufweist, und dass ein Steuergerät die von den Ortungssystemen bestimmten Positionen zur Plausibilisierung miteinander vergleicht.
8. Agrarsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die beiden Ortungssysteme satellitengestützte Navigationssysteme (6) sind.
9. Agrarsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Mobilfunksystem (13) dazu ausgebildet ist, mit Mobilfunkzellen (15) unterschiedlicher Mobilfunkbetreiber
zusammenzuarbeiten, um die Position der Antriebsmaschine (2) zu ermitteln.
10. Verfahren zum Betreiben eines Agrarsystems (1), das zumindest eine mobile teil- oder vollautonom arbeitende Arbeitsmaschine (2) aufweist, wobei der Arbeitsmaschine (2) eine Grenze für einen zulässigen Arbeitsbereich (5) vorgegeben wird, und eine relative und und/oder absolute Position der Arbeitsmaschine (2) überwacht und die Arbeitsmaschine in Abhängigkeit von der Position deaktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Funkstation (11) zentral in dem Arbeitsbereich (5) platziert wird und eine Funkreichweite der Funkstation (11) eingestellt wird, wobei die
Arbeitsmaschine (2) mittels eines Funkmoduls (12) mit der Funkstation (11) kommuniziert und wobei die Arbeitsmaschine (2) deaktiviert wird, wenn die Kommunikation zwischen dem Funkmodul (12) und der Funkstation (11) abbricht.
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